玉米/蚕豆、小麦/蚕豆和大麦/蚕豆间作体系地上部、地下部生物量及作物含氮量分析

该盆栽试验研究了在不同分隔方式下3种禾本科作物与蚕豆间作对间作作物地上部、地下部生物量及吸氮量的影响。首先采用3种分隔方式(塑料膜分隔,尼龙网分隔和无分隔)建立了同一作物组合条件下种间根系相互作用的不同强度;其次选用竞争能力不同的三种禾本科作物(大麦、小麦和玉米)与蚕豆间作,建立了禾本科和豆科作物的竞争强度不同的作物组合。首先,与3种禾本科作物间作,以及同一间作体系不同分隔方式,对蚕豆地上部、地下部生物量的影响不大;仅与小麦间作蚕豆地上部生物量无分隔显著高于尼绒网分隔。其次,禾本科作物地上部生物量,玉米和大麦显著高于小麦,分别高出15.3%和16.5%;三种禾本科作物地下部生物量,玉米显著高于大麦,高出30.5%,大麦显著高于小麦,高出50.8%;同一间作体系不同分隔方式,对玉米、小麦和大麦地上部和地下部生物量影响显著。再次,大麦全氮含量显著高于玉米和小麦,分别高出16.5%和19.7%,与3种禾本科作物对土壤氮素的竞争能力相一致,大麦大于小麦和玉米;同玉米间作蚕豆全氮含量显著高于同小麦和大麦间作蚕豆,分别高出11.2%和5.6%。最后,玉米,同小麦和大麦间作蚕豆无分隔处理全氮含量显著高于塑料膜分隔,表现出间作优势。蚕豆的生长受间作禾本科作物的影响不显著;然而大麦/蚕豆间作体系利用氮素最充分;间作玉米在氮素营养上显著受益于同蚕豆的间作;并且在3种间作体系里,根系完全相互作用时有利于作物氮素的累积。

CO2浓度增加和不同氮肥水平对冬小麦根系呼吸及生物量的影响

依托FACE（Free-air CO2 enrichment）研究平台，利用特制分根集气生长箱，采用静态箱-GC（Gas chromatography）法，连续两年研究了大气CO2浓度升高和不同氮肥水平对冬小麦拔节期、孕穗抽穗期和灌浆末期的根系呼吸及生物量的影响。两季结果表明，CO2浓度升高和高氮肥量均不同程度地增加了3个阶段的地上部和地下部的生物量，这有利于增加根茬的还田量；CO2浓度升高对冬小麦不同生长阶段的根系呼吸影响不同，在拔节期影响较小；孕穗抽穗期显著增加了根系呼吸，2004～2005季分别增加33．8％（148．1mg N·kg^-1干土，HN）和43．9％（88．9mg N·kg^-1干土，LN），2005～2006季分别为23．8％（HN）和28．9％（LN）；而灌浆末期显著降低了根系呼吸，2004～2005季分别降低31．4％（HN）和23．3％（LN），2005～2006季分别为25．1％（HN）和18．5％（LN）；高施氮量比低施氮量促进了根系呼吸；随着作物生长根系呼吸与地下生物量呈显著线性负相关，高CO2环境中的R^2变小，表明随着作物生长发育高CO2浓度降低了作物根系呼吸与地下部生物量积累间的相关性。